【摘要】：隨著工業(yè)生產(chǎn)中測溫環(huán)境的日益復(fù)雜,對(duì)于溫度檢測系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求越來越高;尤其是在強(qiáng)的干擾環(huán)境中,要求測溫系統(tǒng)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和高的響應(yīng)度。基于布拉格光柵(FBG)的溫度傳感系統(tǒng),因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用在工程領(lǐng)域中。同時(shí)隨著高性能光纖激光器的研發(fā),將其和FBG傳感系統(tǒng)相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)高靈敏、高響應(yīng)、多用途的溫度測量需求。FBG傳感系統(tǒng)中光源的選擇對(duì)于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的波長信號(hào)解調(diào)是非常重要。本文基于摻鉺光纖放大器(EDFA)的原理和激光的產(chǎn)生機(jī)制分別設(shè)計(jì)了寬帶光源和激光光源。將這兩種不同光源作為實(shí)驗(yàn)解調(diào)光源,然后利用FBG作為溫度傳感器件、可調(diào)法布里-珀羅(F-P)濾波器作為濾波器件分別搭建了兩套不同性能的溫度檢測系統(tǒng)�；诳烧{(diào)F-P腔溫度測量的實(shí)驗(yàn)采用匹配濾波的波長檢測方法,采用數(shù)字尋峰的數(shù)據(jù)處理方法,以FBG的反射波長和F-P濾波器的透射波長重合時(shí)光功率計(jì)讀數(shù)最大時(shí)刻作為溫度參考點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了對(duì)于傳感FBG波長的精確解調(diào)�；诳烧{(diào)鉺纖激光器溫度測量系統(tǒng)采用觸發(fā)檢測的數(shù)據(jù)處理方法,以可調(diào)F-P濾波器和光環(huán)行器構(gòu)成的可調(diào)反射腔鏡對(duì)FBG進(jìn)行掃描,滿足激光器的閾值條件作為溫度標(biāo)定點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感FBG波長的高速解調(diào)。最后為了對(duì)比兩套溫度測溫系統(tǒng)對(duì)于FBG波長解調(diào)的速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性問題,采用高頻的鋸齒波掃描的方法得到了溫度參考點(diǎn)的時(shí)域圖片。通過對(duì)其上升沿的對(duì)比,證明了可調(diào)鉺纖激光器的測溫系統(tǒng)具有很高的響應(yīng)度。同時(shí)表現(xiàn)出了系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng),對(duì)實(shí)驗(yàn)器件性能要求低的優(yōu)點(diǎn)。
【圖文】：

由（1-1）可知 F-P 干涉儀可以選擇對(duì)入射光角度調(diào)制的方法，或者調(diào)節(jié)反射鏡 1 和反射鏡 2 之間腔長的方法，再或者選擇對(duì)腔間折射率調(diào)制方式，來實(shí)現(xiàn)濾波目的。由于角度調(diào)整和折射率調(diào)整時(shí)候器件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性難以控制，一般很少選擇。實(shí)驗(yàn)室使用的F-P 波器通常采腔長調(diào)制的方法，因?yàn)榇朔N方法簡單易于實(shí)現(xiàn)。通過采用高精度的位移驅(qū)動(dòng)器改變平行反射腔鏡的腔長，來實(shí)現(xiàn)波長選擇。

圖 1-2 介質(zhì)薄膜干涉濾波器調(diào)諧結(jié)構(gòu)圖聲光可調(diào)諧濾波器的工作原理是利用一個(gè)偏光器和檢偏器保持正交狀態(tài)，在它們之間水平放置一個(gè)模式轉(zhuǎn)換器，以此來實(shí)現(xiàn)相位的匹配和偏振態(tài)的改變。如圖 1-3 為聲光可調(diào)濾波器原理結(jié)構(gòu)圖，，入射光波與聲波發(fā)生相互作用，經(jīng)過模式轉(zhuǎn)換器后滿足相位匹配條件的光波會(huì)實(shí)現(xiàn)模式的轉(zhuǎn)變，不滿足相位匹配條件的光被選擇出來，而被選擇出來的光波長由聲波和光波波矢共同決定，從而實(shí)現(xiàn)了特定波長選擇的目的。其中輸出波矢λΩ的相位需要滿足相位匹配條件[17]：K 聲波 = K 輸出 K輸入 （1-2）其中K輸出為與表面聲波作用后的光波輸出波矢，K輸入為輸入波矢。表面聲波的頻率與相位匹配的光波波長之間的表達(dá)式如下：/a aλ = Δ nV F（1-3）其中 Va 為表面聲波的聲速， n 為雙折射介質(zhì)的折射率之差。
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP212;TN248

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